[发明专利]锂电池组恒功率充电系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及充电管理技术领域，尤其是大容量动力锂电池组的快速充电方法和充电管理系统的实现。

背景技术

锂电池自发明以来，具体能量密度高、工作电压高、自放电率低、循环寿命长、无污染等独特优势，无可厚非的成为电动车动力电池的首选。一方面，为保证电动车续航能力，锂电池电容量被尽量做大；另一方面，如何对大容量的锂电池，尤其是整个电池组进行快速稳定安全的充电，成为亟待解决的问题。目前，市场上针对锂电池的充电，多采用恒压充电、恒流充电或者两者兼备充电的方式。在给定充电机最大输出功率时，充电机的最大功率出现时间短，由于绝大多数时间中充电机没有用到最大输出功率，所以充电时间都较长，不适合大容量电池的快速充电。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种锂电池组恒功率充电系统，系统改用恒定功率充电，最大限度发挥充电机的充电能力，使得充电机始终工作在其最大输出功率状态下，这样既能提高充电效率，节省充电时间，又能保证充电安全，延长电池和充电机寿命。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种锂电池组恒功率充电方法，改用恒定功率充电方式，最大限度发挥充电机的充电能力，使得充电机始终工作在其最大输出功率状态下，这样既能提高充电效率，节省充电时间，又能保证充电安全，延长电池和充电机寿命。

为解决上述技术问题之一，本发明的技术方案是：一种锂电池组恒功率充电系统，包括主控制器、充电机、由一个以上单体锂电池串联构成的大电池组，所述大电池组中分成若干小电池组，所述每个小电池组对应一个充电单元；所述充电单元包括分控制器、电压测量模块、光电隔离电路、电源模块，所述分控制器通过SPI总线与光电隔离电路连接，光电隔离电路通过SPI总线与电压测量模块连接，所述电压测量模块与其对应的小电池组正、负极连接；所述主控制器通过CAN总线分别与充电机、每个分控制器连接通讯；所述充电机输出端正极与大电池组正极连接，输出端负极与大电池组负极连接。每个充电单元检测其对应的小电池组的端电压，并将该端电压的数字分析处理后传输到主控制中，主控制根据接收到的电压信息，计算出大电池组的总电压值，进而计算出需要对大电池组进行充电的电压和电流数值，通过主控制器与充电机之间的协调，实现了对锂电池组的恒定功率充电。

作为改进，所述电压测量模块为集线式电压测量电路。

作为改进，主控制器是以高稳定度的飞思卡尔MC9S12XS128MAA为核心的单片机，通过高速的CAN总线通讯，对充电单元和充电机当前的状态进行快速查询，根据得到的各电池的电压数据进行运算和处理，最后得到相应的配置电压和电流，同时通过CAN通讯配置给充电机。

作为改进，所述CAN总线是基于CAN2.0B高速通讯协议的高可靠性通讯总线，采用250Khz的通讯频率，为总线上各模块之间高速数据交换提供可靠的通道。

作为改进，所述光电隔离电路为数字光电隔离电路。

为解决上述技术问题之二，本发明的技术方案是：一种锂电池组恒功率充电方法，包括主控制器、充电机、由一个以上单体锂电池串联构成的大电池组，所述大电池组中分成若干小电池组，所述每个小电池组对应一个充电单元；所述的恒功率充电方法如下：

1）          主控制器通过CAN总线与每个充电单元中的分控制器通讯，分控制器接收命令后，控制电压测量模块进行电压测量；

2）          电压检测模块将其检测到的小电池组的电压通过光电隔离电路传给分控制器，分控制器把信息处理后通过CAN总线传给主控制器；

3）          主控制器根据接收到的测量的总电压V，判断该电压值是否在规定的范围内，是则继续，否则退出循环；

4）          主控制器利用总电压V加上充电线路中电线和接线柱等的电压耗损ΔV计算得理论充电电压                                               ，其中ΔV为系统给定的固定参数；

5）          主控制器判断是否小于充电机最大充电电压，是则继续，否则退出循环；

6）          主控制器利用充电机最大功率除以理论充电电压，得到理论电流值；

7）          主控制器通过CAN总线将和发送给充电机，充电机根据接受的电压和电流对大电池组进行充电。

作为改进，=V+ΔV，=/。